大同中學的學生通過這堂選修課學到的不僅是動手技能。本版攝影 青年報記者 吳愷
啓動飛行器，操縱無人機靈巧躲避障礙物，完美降落……12月5日，第四屆上海市青少年無人機大賽上，大同中學高一（4）班的盧亦悦沉穩操控，最終以30秒的成績獲得了個人競速賽一等獎第一名。除了盧亦悦，此次大賽大同中學還獲得了一個個人賽三等獎和一個團體賽三等獎，並晉級明年的全國青少年無人機大賽。“這次參賽用的無人機都是我們在老師的指導下自己設計、製作的，學校有無人機選修課。”盧亦悦説。高中生的無人機課這麼酷炫？青年報記者實地探訪了大同中學的無人機課堂。
青年報記者 劉春霞
賽場
6架無人機賽前摔了4架他們仍取得了優異成績
幾架多旋翼無人機，三架固定翼飛機，週一下午，大同中學的無人機選修課上，上海交通大學航空航天學院的研究生張博超正作為指導老師給學生們上課。“這學期高二的學生主要是設計、製作固定翼飛機，每個小組做一架，共做了三架，現在都已基本製作完成，有一架已經試飛了，剩下的兩架正在做最後的調試，近期也要試飛。”張博超指着桌上的幾架飛機説。
説起剛剛結束的青少年無人機大賽，奪得一等獎的盧亦悦很平靜：“比賽挺順利的，基本都在預期之內。”然而與學生們的淡定相比，張博超卻着實捏了把汗：“賽前，我們準備了6架無人機，計劃是一人一架，結果由於比賽場地稍有變化，並且賽前同學們略微有些緊張，適應場地時接連摔了4架。”
此次無人機大賽共設旋翼賽與固定翼賽兩大賽項，包括個人飛行競賽、團體飛行、編程挑戰賽、蜂羣舞蹈賽、迷宮賽、模擬飛行賽等6項賽事，吸引了上海各區超過80所中小學的73支代表隊參賽。大同中學參加的是旋翼無人機的個人飛行競賽和團體飛行賽，其中，團體賽要4人蔘賽，2人負責組裝無人機、2人負責團隊配合飛行。
“競速賽要求精準度，因為速度較快，又要躲避障礙物，稍微不注意碰到了就會摔機。”張博超説，輕微的碰撞對無人機的飛行影響不是太大，但多次墜機後，無人機的材料結構會有損傷，達到一定極限值，就會對飛行性能造成較大的影響。而讓他沒想到的是，帶來的6架飛機賽前就因為接連墜機損壞了4架，“最緊張的是，馬上就輪到盧亦悦上場了，他的那架摔壞了。”
整個團隊只剩了兩架無人機，再墜毀一架就沒資格參賽了，老師們心裏緊張得不行，但學生們卻淡定登場，上場前井然有序地對無人機的各項參數和每個學生的飛行習慣進行針對性匹配調整，最終拿下了個人賽一等獎、三等獎和團體賽三等獎。“同學們的心理素質非常好，成績遠高於我的預期。”張博超笑着説。
回顧這次比賽，張博超認為，大同中學取得優異成績的原因除了學生的優異表現外，無人機的性能也“功不可沒”。“比賽時，主辦方會提供飛行器材，但我們覺得他們提供的無人機性能相對要弱一些，所以就根據比賽規則，在規則允許的範圍內，指導學生自己設計、製作了比賽機。”張博超説，比賽中，另一所學校的學生技術也很好，但最終成績卻不如大同中學，“就是因為他們無人機的性能不如我們好，這就和賽車一樣，頂級車手和頂級的車缺一不可。”
作坊
設計、製作、維修無人機對學生來説都完全沒問題
近幾年，隨着無人機越來越熱，飛無人機已不再是新鮮事，那麼，學生們飛的無人機和市面上的無人機有什麼不同？
“市面上的消費機功能很簡單，普通人買回來就能飛，相當於一個玩具或工具，但我們在課上做的無人機是有明確目的性的，從最初的設計開始，展望真實應用，解決現實問題，要達成什麼功能，然後選材、製作，再到試驗、試飛，是一個完整的流程。學生不僅要設計、製作出能飛的無人機，還要知道它為什麼能飛，怎樣控制、調試。”張博超拿着一個體積較大的多旋翼無人機介紹説，這個無人機之所以做這麼大，就是為了在下面掛其他設備，可以通過模塊化的設計改造成模擬搜救或模擬運輸的無人機。
也就是説，高中生們在無人機課上學習的是如何設計、製作、操控、調試無人機，“無人機部分維修對學生來説也是完全沒問題的。”
這幾年，無人機“黑飛”問題備受關注，學生們上無人機課是怎麼飛無人機的？大同中學物理教研組組長李樑説，根據相關規定，最大起飛重量在250克以上的無人機需要報備，而報備的前提之一是要有無人機飛行執照。“所有參加無人機課程的學生，在一個學年結束時，我們會組織他們參加中國航空運動協會的ASFC飛行執照考試，現在高二的學生每人都已拿到了執照。有了執照，經過提前備案，他們就可以在規定的區域內進行無人機飛行。”
李樑表示，高一的學生，無人機課程才剛開始，要到明年才能備考ASFC飛行執照，“在沒拿到飛行執照的情況下，他們的飛行、訓練、教學都是在室內進行，或者飛重量在250克以下、不需要報備的無人機。”此次青少年無人機大賽，就要求所有參賽無人機起飛重量在250克以下，以方便學生參賽。
課堂
讓學生了解興趣所在並獲得發展方向引導
無人機課程是大同中學的CIE課程之一，是在李樑的主導下於2018年開設的，每一個年級選拔20人左右。
為了破解課改過程中遇到的教學矛盾，早在2008年，大同中學就重新構建了學校課程總體方案，形成了由基礎必修課程、選擇拓展課程、自主發展課程三個層次組成的課程結構。其中，在自主發展課程領域，開發了CIE創新課程。CIE是由創意、創造、創業三個詞語的首字母組成，包括了實施課程中的三個環節：首先是學生有一個創意想法，用產品或者設計方案將這個創意呈現出來，最後把產品進行展示或者推銷，進行商業化的轉化。每個高一新生進校後都會聽關於CIE課程的講座，項目負責老師或學長們輪番登台介紹，學生們可從中選報自己最感興趣的課程。
説起開設無人機課程的初衷，李樑坦言，自己對這方面也比較感興趣，深入瞭解之後，覺得學生可以從中學到很多工程類、程序設計類的跨學科知識。“2016屆有個學生，對無人機很感興趣，動手能力也非常強，自己動手做了多軸飛行器、無人船等，經常找我指導，當時我就想，如果開設一個無人機課程，對將來有志於朝工程方向發展的學生將有很大幫助。”
李樑的設想得到了學校的支持，並與交大航空航天學院合作，引入專業人才作指導老師，而無人機課程一經開出就受到了學生的歡迎。在無人機課上，高中生們可以提前接觸到很多電子、機械設計、空氣動力學等方面的知識。“這些知識很多都是跨學科的，本來是大學生才會接觸到的知識，他們提前就接觸到了。”張博超説，經過無人機課程的學習，有些高中生設計、製作的無人機甚至是大多數大學生都接觸不到的，“很多大學生畢業時都達不到這個水平，而他們在高一、高二就能做完。”
在李樑看來，除了知識的學習，CIE課程對學生今後生涯發展的指導意義重大，“學生在中學階段就知道這些大學的專業是做什麼的、自己是否感興趣，對他的生涯發展有很大幫助。”他透露，經過三年的實踐摸索，學校已在編寫無人機課程相關教材，而且這個學期還嘗試在同屬大同教育集團的大同初級中學開設了無人機課程，“兩三年之後，我們無人機課程就能形成從初中到高中的梯隊，整個課程也是從簡單到複雜，讓感興趣的學生在中學階段就能把一些比較簡單的知識學起來。”